CN210363462U - 一种高可靠性的电池管理系统多输入唤醒控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高可靠性的电池管理系统多输入唤醒控制电路，其包括唤醒模块、电源模块和单片机，所述唤醒模块电连接不同类型的唤醒源，所述唤醒模块分别与电源模块和单片机电连接；所述唤醒模块收到唤醒源的唤醒信号后传输使能信号至电源模块，所述电源模块输出电能给单片机，所述唤醒模块传输唤醒信号至单片机，所述单片机输出休眠信号给电源模块；所述唤醒源包括整车唤醒源、快充唤醒源、慢充唤醒源和CAN网络唤醒源；所述唤醒模块包括三个硬线唤醒通道和一个CAN网络唤醒通道。能够实现多个硬线唤醒源与CAN网络唤醒的识别和响应，并增强了电路抗干扰能力，提高唤醒电路的可靠性。

Description

一种高可靠性的电池管理系统多输入唤醒控制电路

技术领域

本实用新型涉及新能源汽车电池管理系统技术领域，特别是涉及一种高可靠性的电池管理系统多唤醒源控制电路。

背景技术

新能源汽车的BMS(Battery Management System，电池管理系统)要满足节能高效的需求，在不工作的情况下，需要进入低功耗休眠状态；当有唤醒需求时，BMS及时响应并进入工作状态。新能源汽车使用环境复杂，电磁干扰，充放电流、继电器开关等干扰，可能引起BMS误唤醒，因此，对新能源汽车的电池管理系统可靠性提出需求，增强电路抗干扰能力很有必要。随着新能源汽车功能的完善，除了电源硬线唤醒之外，也要支持远程启动等带来的网络唤醒需求，如CAN网络唤醒。如果BMS唤醒控制电路直接识别唤醒源类型，可以更快速响应需求，识别车况。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的问题和不足，提供一种高可靠性的电池管理系统多输入唤醒控制电路，能够实现多个硬线唤醒源与CAN网络唤醒的识别和响应，并增强了电路抗干扰能力，提高唤醒电路的可靠性。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本实用新型提供一种高可靠性的电池管理系统多输入唤醒控制电路，其特点在于，其包括唤醒模块、电源模块和单片机，所述唤醒模块电连接不同类型的唤醒源，所述唤醒模块分别与电源模块和单片机电连接；

所述唤醒模块收到唤醒源的唤醒信号后传输使能信号至电源模块，所述电源模块输出电能给单片机，所述唤醒模块传输唤醒信号至单片机，所述单片机输出休眠信号给电源模块；

所述唤醒源包括多个唤醒源，所述唤醒模块包括多个与唤醒源一一对应的唤醒通道。

较佳地，所述唤醒源包括整车唤醒源、快充唤醒源、慢充唤醒源和CAN网络唤醒源；

所述唤醒模块包括三个硬线唤醒通道和一个CAN网络唤醒通道。

较佳地，所述硬线唤醒通道包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一电容、第二电容、第一电阻以及第二电阻，第一二极管的一端接地、另一端接整车唤醒源的输入端、快充唤醒源的输入端、慢充唤醒源的输入端或CAN网络唤醒源的输入端；唤醒源的输入端通过第一电容接地；第二二极管、第三二极管的阳极接唤醒源的输入端；第二二极管的阴极接第一电阻的一端，第一电阻的另一端通过采样信号输出端连接单片机；第二电阻的一端与第二电容的一端均接采样信号输出端，第二电阻的另一端与第二电容的另一端均接地；第三二极管的阴极分别接第三电阻的一端与第四电阻的一端，第三电阻的另一端接地，第四电阻的另一端通过唤醒使能输出端接电源模块，唤醒使能输出端接第三电容的一端，第三电容的另一端接地。

较佳地，所述CAN网络唤醒通道包括CAN收发器，CAN收发器的引脚CANH、引脚CANL与CAN网络唤醒源的输入端按照CAN标准接口电路连接，CAN收发器的引脚TXD、RXD与单片机的CAN通讯接口连接；CAN收发器的唤醒使能引脚EN接第四二极管的阳极，第四二极管的阴极接第三电阻的一端与第四电阻的一端。

较佳地，所述电源模块采用电源芯片。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。

本实用新型的积极进步效果在于：

本实用新型的高可靠性的电池管理系统多唤醒源控制电路，能够实现多个硬线唤醒源与CAN网络唤醒的识别和响应，并增强了电路抗干扰能力，提高唤醒电路的可靠性。电路结构简单；有效识别单个或多个唤醒源；防止干扰带来误唤醒，引起不必要的功耗；软硬件结合控制，提高可靠性。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例的电池管理系统多输入唤醒控制电路的模块结构图。

图2为本实用新型较佳实施例的电池管理系统多输入唤醒控制电路的电路结构图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实施例提供一种高可靠性的电池管理系统多输入唤醒控制电路，包括唤醒模块100、电源模块200和单片机300。

所述的唤醒模块100与电源模块200的使能信号相连接，也用于连接不同类型的唤醒源，还用于连接单片机300；所述的唤醒模块100用于接收不同类型的唤醒源并唤醒电源模块200，同时传输采集的唤醒信号到单片机300。

所述的电源模块200接受唤醒模块100的使能信号，再输出电能给单片机300，并接收单片机300反馈的指令信号。

所述的单片机300采集到唤醒源信号后，对信号进行阈值比对，判断是否输出休眠命令给电源模块200。

所述的唤醒源，包括整车唤醒源、快充唤醒源、慢充唤醒源和CAN网络唤醒源。

所述的唤醒模块100，包括三路结构相同的硬线唤醒和一路CAN网络唤醒，其中CAN唤醒包含但不限于带唤醒功能的CAN收发器。

所述的电源模块200，包含但不限于接受使能信号，输出电源，并能够与单片机进行SPI通讯的电源芯片。

所述的单片机300，包括但不限于至少三路AD采样通道，且能够进行SPI通讯和CAN通讯的控制芯片。

工作原理如下：

当有硬线唤醒源时，唤醒信号经过ESD吸收器件与瞬态抑制器件的保护后，分为两路，一路经过防反后，进行分压和高频滤波从采样信号输出端，转化为单片机可识别的范围；另一路经过防反后，通过弱下拉和高频滤波输出唤醒使能信号。

当有CAN网络唤醒源时，CAN收发器接受网络唤醒后，输出网络唤醒使能信号，经过防反后，通过弱下拉和高频滤波输出唤醒使能信号。

电源模块200接受到唤醒使能信号后，会输出电能，给单片机300供电，同时与单片机300建立通讯，响应单片机300指令信号，决定是否进入低功耗休眠状态。

单片机300上电后，通过AD采样和CAN网络可以识别具体的唤醒源，并作出响应。单片机会对硬线唤醒源的采样信号进行有效值Vrms计算，通过软件设置合适的Vrms阈值，可以在系统被满足硬线唤醒需求，但电压不稳定的干扰源误唤醒后，给电源模块200输出休眠指令，使系统进入低功耗休眠状态。

所有唤醒源的唤醒使能输出端是共用的，但是都经过防反隔离，互相独立不影响。设计弱下拉，可以防止高电压小能量的信号干扰；设计RC滤波，可以防止高频信号的干扰。

如图2所示，唤醒模块100包含三个硬线唤醒通道和一个CAN网络唤醒通道。其中，三个硬线唤醒通道电路结构相同。

整车硬线唤醒通道包括二极管D1、D4、D7，电容C1、C4及电阻R1、R4。二极管D1的一端接地，另一端接整车唤醒源输入端；整车唤醒源输入端通过电容C1接地；二极管D4、D7的阳极接整车唤醒源输入端；二极管D4的阴极接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接整车采样信号输出端；电阻R4的一端与电容C4的一端接整车采样信号输出端，电阻R4的另一端与电容C4的另一端接地；二极管D7的阴极接电阻R7的一端与电阻R8的一端，电阻R7的另一端接地，电阻R8的另一端接唤醒使能输出端，唤醒使能输出端接电容C7的一端，电容C7的另一端接地。

快充硬线唤醒通道包括二极管D2、D5、D8，电容C2、C5及电阻R2、R5。二极管D2的一端接地，另一端接快充唤醒源输入端；快充唤醒源输入端通过电容C2接地；二极管D5、D8的阳极接快充唤醒源输入端；二极管D5的阴极接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接快充采样信号输出端；电阻R5的一端与电容C5的一端接快充采样信号输出端，电阻R5的另一端与电容C5的另一端接地；二极管D8的阴极接电阻R7的一端与电阻R8的一端，电阻R7的另一端接地，电阻R8的另一端接唤醒使能输出端，唤醒使能输出端接电容C7的一端，电容C7的另一端接地。

慢充硬线唤醒通道包括二极管D3、D6、D9，电容C3、C6及电阻R3、R6。二极管D3的一端接地，另一端接慢充唤醒源输入端；慢充唤醒源输入端通过电容C3接地；二极管D6、D9的阳极接慢充唤醒源输入端；二极管D6的阴极接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接慢充采样信号输出端；电阻R6的一端与电容C6的一端接慢充采样信号输出端，电阻R6的另一端与电容C6的另一端接地；二极管D9的阴极接电阻R7的一端与电阻R8的一端，电阻R7的另一端接地，电阻R8的另一端接唤醒使能输出端，接唤醒使能输出端接电容C7的一端，电容C7的另一端接地。

CAN网络唤醒通道包含CAN收发器U1，CAN收发器U1的引脚CANH、CANL与CAN网络唤醒输入端按照CAN标准接口电路连接，CAN收发器U1的引脚TXD、RXD与单片机的CAN通讯接口连接；CAN收发器U1的唤醒使能引脚EN接二极管D10的阳极，二极管D10的阴极接电阻R7的一端与电阻R8的一端，电阻R7的另一端接地，电阻R8的另一端接唤醒使能输出端，接唤醒使能输出端接电容C7的一端，电容C7的另一端接地。

二极管D1、D2、D3是双向瞬态电压抑制(TVS)二极管；电容C1、C2、C3是ESD防护电容。

在具体的实施方式中，可以包括以下唤醒过程：

整车硬线唤醒：

行车状态时，整车从蓄电池输出硬线唤醒源(9V-16V)，先经过TVS二极管D1和ESD防护电容C1，防止浪涌、ESD等干扰，保护后端电路；后续分为两路，一路通过防反二极管D4，限流电阻R1和分压电阻R4，经过R1与R4比例分压后，唤醒电压转化为适合单片机AD采样读取的数值范围；其中，R1与C4组成的RC滤波可以滤除高频干扰信号。另外一路通过防反二极管D7，隔离来自其他唤醒源的影响，再经过R7电阻的弱下拉，可以有效防止高电压小能量的信号干扰，而后经过R8与C7的RC滤波消除高频信号干扰，输出唤醒使能信号至电源模块200。

电源模块200的电源芯片U2的第一I/O口接受到唤醒使能信号，输出电能给单片机，而后与单片机建立SPI通讯，等待单片机指令信号；

单片机300的芯片U3接受电能后，识别到来自整车采样信号，并判断整车唤醒信号值是否大于Vrms的阈值。如果小于阈值，则通过SPI通讯发送休眠指令，系统进入低功耗休眠状态。

快充硬线唤醒：

快充状态时，快充桩的辅助电源输出硬线唤醒源(12V)，先经过TVS二极管D2和ESD防护电容C2，防止浪涌、ESD等干扰，保护后端电路；后续分为两路，一路通过防反二极管D5，限流电阻R2和分压电阻R5，经过R2与R5比例分压后，唤醒电压转化为适合单片机AD采样读取的数值范围；其中，R2与C5组成的RC滤波可以滤除高频干扰信号。另外一路通过防反二极管D8，隔离来自其他唤醒源的影响，再经过R7电阻的弱下拉，可以有效防止高电压小能量的信号干扰，而后经过R8与C7的RC滤波消除高频信号干扰，输出唤醒使能信号至电源模块。

电源模块200的电源芯片U2的第一I/O口接受到唤醒使能信号，输出电能给单片机，而后与单片机建立SPI通讯，等待单片机指令信号；

单片机300的芯片U3接受电能后，识别到来自快充采样信号，并判断快充唤醒信号值是否大于Vrms的阈值。如果小于阈值，则通过SPI通讯发送休眠指令，系统进入低功耗休眠状态。

慢充硬线唤醒：

慢充状态时，车载充电器OBC输出硬线唤醒源(9V-16V)，先经过TVS二极管D3和ESD防护电容C3，防止浪涌、ESD等干扰，保护后端电路；后续分为两路，一路通过防反二极管D6，限流电阻R3和分压电阻R6，经过R3与R6比例分压后，唤醒电压转化为适合单片机AD采样读取的数值范围；其中，R3与C6组成的RC滤波可以滤除高频干扰信号。另外一路通过防反二极管D9，隔离来自其他唤醒源的影响，再经过R7电阻的弱下拉，可以有效防止高电压小能量的信号干扰，而后经过R8与C7的RC滤波消除高频信号干扰，输出唤醒使能信号至电源模块。

电源模块200的电源芯片U2的第一I/O口接受到唤醒使能信号，输出电能给单片机，而后与单片机建立SPI通讯，等待单片机指令信号；

单片机300的芯片U3接受电能后，识别到来自慢充采样信号，并判断慢充唤醒信号值是否大于Vrms的阈值。如果小于阈值，则通过SPI通讯发送休眠指令，系统进入低功耗休眠状态。

CAN网络唤醒：

当远程启动时，车载终端设备T-BOX输出的CAN报文，经过标准CAN接口电路由CAN收发器U1接受，并从使能引脚输出CAN网络唤醒信号，经过防反二极管D10，隔离来自其他唤醒源的影响，再经过R7电阻的弱下拉，可以有效防止高电压小能量的信号干扰，而后经过R8与C7的RC滤波消除高频信号干扰，输出唤醒使能信号至电源模块。

电源模块200的电源芯片U2的第一I/O口接受到唤醒使能信号，输出电能给单片机，而后与单片机建立SPI通讯，等待单片机指令信号；

单片机300的芯片U3接受电能后，识别到来自CAN网络采样信号，系统正常工作。

以上实施中可以进行一种或多种唤醒源的识别，为描述简洁，并未对组合情况展开描述，然而这些组合的特征并不存在矛盾或者遗漏的情况，都能被此唤醒控制电路识别。

以上实施，可以有效的防止ESD、浪涌、高电压小能量、不稳定唤醒源等多种干扰，极大程度上提高了唤醒的可靠性。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种高可靠性的电池管理系统多输入唤醒控制电路，其特征在于，其包括唤醒模块、电源模块和单片机，所述唤醒模块电连接不同类型的唤醒源，所述唤醒模块分别与电源模块和单片机电连接；

所述唤醒模块收到唤醒源的唤醒信号后传输使能信号至电源模块，所述电源模块输出电能给单片机，所述唤醒模块传输唤醒信号至单片机，所述单片机输出休眠信号给电源模块；

所述唤醒源包括多个唤醒源，所述唤醒模块包括多个与唤醒源一一对应的唤醒通道。

2.如权利要求1所述的电池管理系统多输入唤醒控制电路，其特征在于，所述唤醒源包括整车唤醒源、快充唤醒源、慢充唤醒源和CAN网络唤醒源；

所述唤醒模块包括三个硬线唤醒通道和一个CAN网络唤醒通道。

3.如权利要求2所述的电池管理系统多输入唤醒控制电路，其特征在于，所述硬线唤醒通道包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一电容、第二电容、第一电阻以及第二电阻，第一二极管的一端接地、另一端接整车唤醒源的输入端、快充唤醒源的输入端、慢充唤醒源的输入端或CAN网络唤醒源的输入端；唤醒源的输入端通过第一电容接地；第二二极管、第三二极管的阳极接唤醒源的输入端；第二二极管的阴极接第一电阻的一端，第一电阻的另一端通过采样信号输出端连接单片机；第二电阻的一端与第二电容的一端均接采样信号输出端，第二电阻的另一端与第二电容的另一端均接地；第三二极管的阴极分别接第三电阻的一端与第四电阻的一端，第三电阻的另一端接地，第四电阻的另一端通过唤醒使能输出端接电源模块，唤醒使能输出端接第三电容的一端，第三电容的另一端接地。

4.如权利要求2所述的电池管理系统多输入唤醒控制电路，其特征在于，所述CAN网络唤醒通道包括CAN收发器，CAN收发器的引脚CANH、引脚CANL与CAN网络唤醒源的输入端按照CAN标准接口电路连接，CAN收发器的引脚TXD、RXD与单片机的CAN通讯接口连接；CAN收发器的唤醒使能引脚EN接第四二极管的阳极，第四二极管的阴极接第三电阻的一端与第四电阻的一端。

5.如权利要求1所述的电池管理系统多输入唤醒控制电路，其特征在于，所述电源模块采用电源芯片。

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